进程页表如何共享swapper_pg_dir

进程页表是每个进程独有的，用于记录该进程的虚拟地址空间与物理地址空间的映射关系。而swapper_pg_dir是系统中用于内核空间的页表，由内核代码所使用。

在Linux操作系统中，所有进程的页表都是通过swapper_pg_dir进行共享的。这是因为在Linux中，每个进程的虚拟地址空间都是相同的，都是从0开始，因此可以使用同一个页表来映射这些进程的虚拟地址空间。

具体来说，每个进程的页表都包含一个指向swapper_pg_dir的指针，这个指针被称为“内核页表”。当进程需要访问内核空间时，它会使用内核页表来进行映射。这样，所有进程都可以共享同一个swapper_pg_dir，从而节省了内存空间，并提高了系统的运行效率。

需要注意的是，进程页表与swapper_pg_dir的映射关系是在内核态下建立的，因此只有内核代码才能够访问swapper_pg_dir。而用户态代码则只能访问自己的页表，不能直接访问swapper_pg_dir。

相关问题

进程页表如何通过swapper_pg_dir共享？

在Linux中，每个进程都有自己的页表，而内核也有自己的页表。为了实现进程页表和内核页表的共享，Linux中采用了一种叫做swapper_pg_dir的技术。

swapper_pg_dir是一种特殊的页表，它被用来管理内核在虚拟地址空间中的部分。swapper_pg_dir的作用是将内核虚拟地址空间映射到物理地址空间中的相应位置，使得内核可以在自己的地址空间中执行。

当一个进程需要访问内核的某个部分时，它的页表会被更新，以映射到swapper_pg_dir中对应的内核地址。这样，所有的进程都可以共享同一个swapper_pg_dir，从而实现了内核地址空间的共享。

需要注意的是，swapper_pg_dir只管理内核地址空间的部分，而不是整个地址空间。因此，如果一个进程需要访问其他进程的地址空间，仍然需要使用IPC机制来实现进程间通信。

swapper_pg_dir中如何添加用户进程页表，用代码来说明

在swapper_pg_dir中添加用户进程页表的步骤如下：

1. 创建页表

pgd_t *pgd = NULL;
pgd = (pgd_t *)get_free_page(); // 获取一块空闲物理页
if (!pgd) {
    return -1;
}
memset(pgd, 0, PAGE_SIZE); // 将页表清零

2. 将页表加入到swapper_pg_dir中

swapper_pg_dir[PGD_INDEX(address)] = virt_to_phys(pgd) | PG_PRESENT | PG_WRITE;

其中，address为用户进程的虚拟地址，PGD_INDEX(address)为该地址对应的pgd索引。

3. 添加映射关系

pte_t *pte = NULL;
pte = (pte_t *)get_free_page(); // 获取一块空闲物理页
if (!pte) {
    return -1;
}
memset(pte, 0, PAGE_SIZE); // 将页表清零

pgd[PGD_INDEX(address)] = virt_to_phys(pte) | PG_PRESENT | PG_WRITE;

pte[PT_INDEX(address)] = page_address | PG_PRESENT | PG_USER | PG_WRITE;

其中，page_address为要映射的物理页地址，PT_INDEX(address)为该地址对应的pte索引。

完整代码如下：

static int map_user_page(unsigned long address, unsigned long page_address)
{
    pgd_t *pgd = NULL;
    pgd = (pgd_t *)get_free_page(); // 获取一块空闲物理页
    if (!pgd) {
        return -1;
    }
    memset(pgd, 0, PAGE_SIZE); // 将页表清零

    swapper_pg_dir[PGD_INDEX(address)] = virt_to_phys(pgd) | PG_PRESENT | PG_WRITE;

    pte_t *pte = NULL;
    pte = (pte_t *)get_free_page(); // 获取一块空闲物理页
    if (!pte) {
        return -1;
    }
    memset(pte, 0, PAGE_SIZE); // 将页表清零

    pgd[PGD_INDEX(address)] = virt_to_phys(pte) | PG_PRESENT | PG_WRITE;

    pte[PT_INDEX(address)] = page_address | PG_PRESENT | PG_USER | PG_WRITE;

    return 0;
}